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浅述玻璃化转变温度与食品成分的关系
发布时间:2019-03-27   点击次数:319次

概述

玻璃化转变温度是十分重要的物理化学参数它能决定食品系统的质量、安全性和稳定性。在食品聚合物科学理论中,根据食品材料含水量的多少玻璃化转变温度有两种定义:对于低水分食品(LWF,水的质量分数小于20%),其玻璃化转变温度一般大于0℃,称为Tg;对于高水分或中等水分食品(HMFIMF,水的质量分数大于20%),除了对极小的样品,降温速率不可能达到很高因此,一般不能实现完全玻璃化.。此时,玻璃化转变温度指的是大冻结浓缩溶液发生玻璃化转变时的温度定义为Tg, 在聚合物科学中,一般将基质在低于玻璃化转变温度时所处的状态称为玻璃态;将基质在高于玻璃化转变温度时所处的状态称为橡胶态。玻璃化转变是指基质从橡胶态到玻璃态的转变。玻璃态时,由于体系粘度较高而自由体积较小,一些受扩散控制的反应速率是十分缓慢的,甚至不会发生;而在橡胶态时其体系的粘度是明显降低,但自由体积显著增大使受扩散控制的反应速度率也迅速加快。因此玻璃态对食品加工、贮藏的安全性和稳定性都十分重要。

1 玻璃化转变温度与食品成分的关系

在Tg前后体系中一系列物理和力学性质发生不连续的显著变化对于大多数固体食品的加工和品质都会产生很大的影响,体系过低的Tg还可能限制食品的加工性产生多种不良结果。重视Tg并分析其影响因素可帮助人们更好的了解食品加工和贮藏特性提高产品品质。 食品成分十分复杂食品中的各种成分对食品的玻璃化转变温度均有影响。食品中主要的固体成分为蛋白质、碳水化合物和脂肪。碳水化合物对无定形的干燥食品的见影响很大,常见的糖如果糖、葡萄糖的Tg很低因此在高糖食品中它们显著地降低Tg,一般来说蛋白质和脂肪对Tg的影响并不显著。1.1水分含量 食品中的水分对食品的见具有特别作用。水的Tg极低,为-135℃,水分可看作一种强力增塑剂。一方面,水的分子量比食品中其他成分如糖蛋白质及脂肪等的分子量都小的多,活动比较容易,可以很方便地提供分子链段活动所需的空间从而使体系万降低;另一方面当组分与水相溶后,水可以与其他成分的分子上的极性基因相互作用,减小其本身分子内外的氢链作用使其刚性降低而柔性增强,表现Tg的降低。因此,了解水分含量与Tg之间的关系有着十分重要的意义。 在没有其他外界因素的影响下水分含量是影响食品体系玻璃化转变温度的主要因素。由于水分对无定形物质的增塑作用其玻璃化转变温度受制品水分含量的影响很大,特别是水分含量相对较低的干燥食品,其加工贮藏中的物理性质和质构受水分增塑影响更显著。如淀粉蔗糖混合物无水时,Tg为60℃;当水分上升到2%时,Tg降低到20t;当水分升至6%时,Tg仅为10℃。一般而言,每增加1%的水,Tg降低5℃-10℃

表1给出了小麦淀粉和预糊化小麦的淀粉水分含量与 Tg的关系。从表 1可以看出尽管预糊化作用对淀粉的Tg有一定的影响,但两种淀粉的儿都随水分含量的升高而降低。

1.2 碳水分合物 碳水化合物是食品中的主要成分之一各种碳水化合物的Tg.尤其是可溶性的小分子碳水化合物如果糖、葡萄糖、蔗糖等对干制品的加工及品质有明显的影响。而且糖类的生物保护作用也与它们的玻璃态形成能力有关。糖类在生化保护作用中效力的顺序由强到弱与它们玻璃态转变温度由高到低的顺序一致。表给出了几种碳水化合物在不同含湿量时的玻璃化转变温度。从表2可以看出,在含湿量相近的情况下这几种糖类的玻璃化转变温度由高到低的顺序为:乳糖>麦芽糖>蔗糖>葡萄糖。这对于在食品加工的过程中,为了保证食品的品质及贮藏的稳定性,选用适当Tg的碳水化合物有一定的指导意义。

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